水力喷射空气旋流器中射流流型及其对传质面积和气相压降的影响

为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质效率以及认识射旋流体系的气液传质机理,对WSA中的射流流型进行了系统的观察研究,绘制出了不同进口气速下射流流型图。以CO2-NaOH化学吸收体系测定了相应射流流型下的有效比相界面积a。结果表明,在低射流流速(≤4.42 m·s-1)下,液相射流随着进口气速增大,主要存在稳态射流、变形旋线射流、破碎旋线射流、雾化旋线射流、贴壁雾化旋线射流5种流型;在高射流流速(≥6.19 m·s-1)下,射流主要出现稳态射流、破碎旋线射流以及雾化旋线射流3种流型。a值与流型有关,雾化旋线射流下的a值大于其他流型下的对应值。低流速下的贴壁雾化,不利于气液两相充分接触,对应a值较小。a值与射流流速有一定关系,随着射流速度的增大而略有增大,且随着射流流速增大至8.84 m·s-1以上,增大的幅度变大。     

水力喷射空气旋流器中射流流型及其对传质面积和气相压降的影响

为了进一步提高水力喷射空气旋流器（WSA）的传质效率以及认识射旋流体系的气液传质机理,对WSA中的射流流型进行了系统的观察研究,绘制出了不同进口气速下射流流型图。以CO₂-NaOH化学吸收体系测定了相应射流流型下的有效比相界面积a。结果表明,在低射流流速（≤4.42 m·s^-1）下,液相射流随着进口气速增大,主要存在稳态射流、变形旋线射流、破碎旋线射流、雾化旋线射流、贴壁雾化旋线射流5种流型;在高射流流速（≥6.19 m·s^-1）下,射流主要出现稳态射流、破碎旋线射流以及雾化旋线射流3种流型。a值与流型有关,雾化旋线射流下的a值大于其他流型下的对应值。低流速下的贴壁雾化,不利于气液两相充分接触,对应a值较小。a值与射流流速有一定关系,随着射流速度的增大而略有增大,且随着射流流速增大至8.84 m·s^-1以上,增大的幅度变大。     

水力喷射空气旋流器用于含Cr（Ⅵ）废水处理

以SO₂为还原剂,采用一种新型的气液传质设备--水力喷射空气旋流器（WSA）对含Cr（Ⅵ）废水进行直接还原处理,得到了比较满意的效果。研究结果表明：当SO₂浓度为3582 mg·m^-3时,对Cr（Ⅵ）含量为1134 mg·L^-1的模拟含铬废水,循环处理6 min,Cr（Ⅵ）去除率可达99.9%以上。废水初始pH为碱性比其为酸性条件下,更有利于SO₂的吸收,提高了SO₂利用率,增强了处理效率。废水射流流速对处理效果的影响较小,但SO₂和Cr（Ⅵ）的浓度对处理效果有明显影响。随着SO₂浓度增大,处理效率增大;Cr（Ⅵ）的初始浓度增大,处理效率降低。研究结果为建立含硫气体还原处理含Cr（Ⅵ）废水新工艺提供了依据。     

底部挡板与进气位置对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

水力喷射空气旋流器(water-sparged aerocyclone,WSA)是一种利用液体射流在气体旋流场中雾化强化气液传质的新型传质设备,可广泛用于废水、废气处理等环境工程中。为了改进水力喷射空气旋流器结构,提高其气液传质性能,本文通过废水氨氮吹脱实验研究了进气口轴向位置以及底部挡板的设置对气液传质性能的影响。实验结果表明,进气位置与底部挡板对水力喷射空气旋流器的气液传质性能存在影响。在相同工作条件下,气相进口沿轴向下移对WSA内气液传质性能作用较小,但能够使其气相压降降低约为10%。在WSA主筒体底部液封区域设置挡板,能够强化WSA底部气液两相的混合,进而提高低液相循环流量下WSA内的气液传质性能,且随进气速度的增加,其效果越显著,研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。     

水力喷射空气旋流器分离空间结构对气液传质性能的影响

水力喷射空气旋流器(WSA)是一种利用液体射流在气体旋流场中雾化强化气液传质的新型传质设备, 可广泛用于废水、废气处理等环境工程过程中。为了优化水力喷射空气旋流器的分离空间结构, 本文通过废水氨氮吹脱实验对柱锥结合形WSA和柱形WSA分别进行了气液传质性能研究。研究结果表明, 分离空间结构对水力喷射空气旋流器的气液传质性能存在影响。在相同工作条件下, 与柱形WSA相比, 柱锥结合形WSA具有更好的气液传质性能和略高的气相压降, 后者吹脱氨的体积传质系数提高了约8%, 主要原因在于柱锥结合形WSA内部具有更好的射旋流耦合雾化作用和离心超重力强化传质的综合效果, 使得两相比传质面积增大, 传质效率增高。研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。     

水力喷射空气旋流器用于含Cr(Ⅵ)废水处理

以SO2为还原剂,采用一种新型的气液传质设备——水力喷射空气旋流器(WSA)对含Cr(Ⅵ)废水进行直接还原处理,得到了比较满意的效果。研究结果表明:当SO2浓度为3582 mg·m-3时,对Cr(Ⅵ)含量为1134 mg·L-1的模拟含铬废水,循环处理6 min,Cr(Ⅵ)去除率可达99.9%以上。废水初始pH为碱性比其为酸性条件下,更有利于SO2的吸收,提高了SO2利用率,增强了处理效率。废水射流流速对处理效果的影响较小,但SO2和Cr(Ⅵ)的浓度对处理效果有明显影响。随着SO2浓度增大,处理效率增大;Cr(Ⅵ)的初始浓度增大,处理效率降低。研究结果为建立含硫气体还原处理含Cr(Ⅵ)废水新工艺提供了依据。     

排气管直径与深度对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

对水力喷射空气旋流器(WSA)的中心排气管直径D_e和排气管插入深度S进行了设计优化研究,实验考察了不同D_e和S对WSA脱氨传质系数K_La和气相压降的影响,提出了综合评价传质过程效率的概念——单位压降传质效率η_p,讨论了D_e和S的设计取值。研究表明,当D_e增大时,K_La和气相压降均随之降低,较小D_e的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而K_La和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着D_e的增大η_p增大,随着S的增大η_p出现先增大后降低的趋势,WSA设计中D_e与WSA直径D之比D_e/D宜为0.42～0.53,S与WSA筒体长度H之比S/H适宜取值约为0.70。     

水力喷射空气旋流器喷孔分布优化

为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质性能,采用理论分析与实验相结合的方法,对其喷孔分布进行了优化研究。提出了基于同层相邻喷孔液相射流边界层相交于中心排气管表面的临界孔间距l_c的概念及其计算方法,实验考察了喷孔排列方式和喷孔间距对WSA脱氨传质效果的影响。研究表明,在传质性能上,WSA的射流喷孔按正方形排列优于三角形排列;喷孔间距对脱氨传质效率有明显影响,存在一个较优取值,其值约等于1.28l_c;从上往下到中心排气管出口处计算,侧壁开孔区长度应该占中心排气管长度的78%。研究结果为设计具有良好传质性能的WSA提供了依据。     

水力旋流器内油水两相流的数值模拟

油水分离旋流器是一种利用油水两相液体之间的密度差,通过离心力的作用将分散相从连续相中分离出来的设备。影响旋流器分离效率的结构参数和操作参数很多,如果完全通过实验来优化这些参数,其工作量是非常大的。利用计算流体动力学CFD程序对旋流器油水两相流场进行数值模拟分析,得到了旋流器内部流场的速度分布特性,为其结构筛选和尺寸优化提供了依据,同时可减少实验工作量。     

油水分离水力旋流器研究与工业开发

本文介绍了近年来国内外关于油水分离水力旋流器的研究与工业开发状况，分析了其结构特征及工作原理，提出了油水分离水力旋流器理论研究与工业应用需要解决的几个问题。     

水力喷射-空气旋流器中气液传质特性及其机理

对一种新型高效的气液传质设备--水力喷射-空气旋流器(WSA)的传质机理进行了研究。分别采用化学吸收法(CO₂-空气-NaOH体系)和物理吸收法(CO₂-空气-H₂O体系)测定了不同进口气速、不同液体喷射速度下的有效相界面积a和液膜传质系数k_L,并由此得到体积传质系数k_La。结果表明,由于WSA中气液间的强交互作用,a、k_L以及k_La均随进口气速和液体喷射速度增大而增大。采用量纲分析法对实验数据进行了归纳,拟合出了a、k_L和k_La随气相Reynolds数Re_g、液相Weber数We_L之间的经验公式:a=0.0024Re_g^1.25We_L^0.079,Sh_L=35.31Re_g^0.2303We_L^0.13,k_La=6.52×10^-8Re_g^1.48We_L^0.21,这些关联式能较好地预测WSA的传质性能。研究还表明,在WSA中的气液射-旋流传质体系中,传质过程符合双膜理论、表面更新理论和溶质渗透理论,但以表面更新机理为主。     

水力喷射-空气旋流器用于湿法烟气脱硫及其传质机理

在一种新型高效的气液传质设备--水力喷射-空气旋流器(WSA)中,以Ca(OH)₂料浆为吸收剂进行了模拟烟气湿法脱硫的实验研究。结果表明:脱硫率随进口气速增加而增加;随液体喷射速度增加先增加,增加到一定程度后几乎不变;随烟气中SO₂的进口浓度增加而减小,存在一适宜的Ca(OH)₂浓度和回流比。在气体流量24～72 m³·h^-1、循环液体量0.4～0.8 m³·h^-1、料浆中Ca(OH)₂浓度7500 g·m^-3时,对SO₂浓度为1891～6373 mg·m^-3的烟气进行湿法脱硫,脱硫率达88.9%～97.7%,且WSA的旋流气体和喷射液体在湿法脱硫中具有自清洁能力,未发现内部结垢和喷孔堵塞现象。总体积传质系数K_Ga、有效相界面积a均随进口气速u_G增大而增大,而总传质系数K_G随u_G增加变化较小;当液体喷射速度 u_L≤0.26 m·s^-1时,K_Ga和K_G随u_L增加快速增大,之后增加缓慢,而a随u_L几乎线性增加,K_Ga和K_G随吸收剂中Ca(OH)₂浓度c_L增加有一最大值。结合实验数据拟合得到了相关的经验公式,这些关联式能较好地预测WSA的湿法脱硫传质性能。气体旋流场强度对总体积传质系数K_Ga和有效相界面积a起支配作用,脱硫传质过程同时受气膜和液膜阻力控制,但以液膜控制为主。     

Analysis of gas absorption accompanied by a zero-order chemical reaction in a liquid-foam film surrounded by limited gas pockets

Gas absorption accompanied by a zero-order chemical reaction in a finite liquid-foam film has been analysed to obtain expressions for the amount of gas absorbed and for fractional absorption in such a film. These equations may be readily incorporated into a single-stage model of a foam-bed reactor to extend it to chemisorption with zero-order kinetics. The equations for physical absorption result naturally from a special case.     

烟气中CO2化学吸收法脱除技术分析与进展

介绍了烟气中CO2化学吸收法脱除技术,分析了其存在的技术难点,并对该技术的研究进展进行了论述;最后提出了化学吸收法脱除技术研究中两种值得关注的研究方向。     

Flue gas cleaning by periodic absorption

Simulations and designs are presented of conventional and periodic SO₂ absorption from exhaust gases using salt water as absorption solvent. Operating conditions resemble those of a maritime operation, involving relatively small amounts of SO₂, so the separation is in the linear region. The advantages of periodic operation, as already demonstrated for conventional distillation remain valid for absorption processes: Less tall towers, than staged towers are possible, or substantially less salt water is required for the process employing periodic cycling.